أخبار عاجلة
الرئيسية » سؤال وجواب » هل يمكن بناء مصعد يصلنا إلى الفضاء؟

هل يمكن بناء مصعد يصلنا إلى الفضاء؟

هل يمكن بناء مصعد يصلنا إلى الفضاء؟

على مدار القرن الماضي قام الانسان باعمال مدهشة. بعد اختراع اول طائرة في العام 1903 تمكن الانسان بعد مرور 66 عاما من الوصول إلى القمر. من الواضح ان قدرات العلماء والمهندسين تفوق الوصف من حيث الانجاز والابداع والتقدم والتطور، وبالتأكيد كان هناك الكثير من التحديات التي كانت اقرب إلى المستحيل ولكنها تحولت إلى واقع ملموس وربما قد حان الوقت للحديث عن مصعد الفضاء space elevator!

 

ما هو مصعد الفضاء؟

وضع الاساس النظري لمصعد الفضاء لاول مرة في العام 1895 بواسطة العالم قسطنطين تسيولكوفسكي  Konstantin Tsiolovsky وهو نفس الرجل الذي وضع معادلة الصاروخ Rocket Equation التي ساهمت بشكل كبير في ارسال الصواريخ إلى الفضاء. جاء مبدأ مصعد الفضاء لتسيولكوفسكي من الهام برج ايفل Eiffel Tower والذي تم بناؤه تقريبا في نفس الفترة. لقد تساءل اذا كان بالامكان للانسان ان يقوم ببناء برج عالي بدرجة كبيرة بحيث ان قمته تصل إلى الفضاء ويمكن استخدامه كمنصة لاطلاق الصواريخ بعيدا عن جاذبية الارض والتكاليف الباهظة لاطلاق صورايخ فضاء من الارض.

في الوقت الراهن يبلغ اعلى مبنى في العالم 829.8 متر عن سطح الارض وهو مبنى برج خليفة Burj Khalifa في دبي Dubai. وهو اعلى مبنى قام الانسان ببناؤه حتى الان والذي حطم الرقم السابق لمبنى Warsaw Radio Mast والذي كان بطول 546.4 متر والذي انهار اثناء تشييده. اما المصعد الفضائي فان طوله المتوقع لا يجب ان يكون اقل من 36,000 كيلومتر وهو الارتفاع الذي يصل إلى المدار الجغرافي Geostationary Orbit الثابت حول الارض. للمقارنة اذا كان ارتفاع برج خليفة بارتفاع فنجان من القهوة اي بمقدار 8.25 سنتيمتر فان مصعد الفضاء سيكون بارتفاع 3.5 كيلومتر اي اطول بحوالي اطول 43 مرة من برج خليفة الفعلي.

Tallest_buildings_in_the_world

اطول مباني في العالم

ان المدار الجغرافي الثابت هو الارتفاع عن سطح الارض من خط الاستواء والذي يحتاج اي جسم عنده لاكمال دور واحدة حول الارض نفس دوران الارض حول نفسها. اي يوم واحد. ماذا يعني هذا الامر؟ لنفترض انك في المدار الجغرافي الثابت في مركبة فضائية مباشرة فوق نقطة على الارض فانك لن تتحرك بالنسبة لتلك النقطة. لهذا فان المدينة سوف تبقى دائما وباستمرار في الاسفل ولن تتحرك ابدا بالنسبة لك اذا بقيت في مدارك الجغرافي الثابت.

من ماذا يمكن ان نصنع المصعد الفضائي؟

تذكر ان 36,000 كيلومتر للوصول إلى المدار الجغرافي الثابت هو اقل ارتفاع يجب ان يبلغه المصعد الفضائي ليعمل بالشكل المطلوب. لكن مركز الثقل يجب ان يكون عند ارتفاع المدار الجغرافي الثابت والا فان النظام لن يكون مستقرا. هذا يعني بشكل مثالي يجب ان يكون ارتفاع مصعد الفضاء حوالي 100,000 كيلومتر. فكر في هذه المسافة انها تقريبا ثلث المسافة إلى القمر! عند هذه المسافة سوف يكون معظم بناء المصعد في الفراغ مع العديد من مركبات الفضاء الضخمة والالف الناس العاملين في انعدام الجاذبية.

6odcTD1gwoVl6

المدار الجغرفي الثابت Geostationary Orbit (الجسمين الاحمر والاصفر يبقيا في مدارهما فوق نقطة محددة على سطح الارض).  

طريقة اخرى مقترحة وهي اسقاط شريط بكرة عملاقة من مركبة فضائية في المدار الجغرافي الثابت حتى تصل إلى الارض، مع اطلاق بكرة اخرى إلى الاعلى لتصل المركبة الفضائية في المدار الجغرافي الثابت. تبقى المركبة الفضائية في المدار الجغرافي الثابت ويتدلى منها شريطين متوازيين. قد تبدو الفكرة من صميم رواية خيال علمي وقد تكون بالفعل كذلك. حيث ان المواد اللازمة لذلك والخبرات الهندسية المطلوبة غير متوفرة في الوقت الحالي.

يتطلب مصعد الفضاء نسيج على درجة عالية من القوة ليتحمل قوة الجاذبية التي تسحب بناء ارتفاعه 100,000 كيلومتر وكذلك قوة الطرد المركزية centrifugal force وعزم القصور inertia الذي تدفعه إلى الاعلى. كما يجب ان يكون مستقرا ويعمل في ظروف قاسية من الحرارة العالية والبرودة المخفضة ويتحمل القوى الغير متوقعة من الغلاف الجوي والاشعاع من الفضاء الخارجي. فوق كل هذا ان يتحمل هجمات النيازك والرياح الشمسية بشكل مستمر. هل يوجد نسيج بهذه المواصفات؟ يفكر العلماء في انابيب الكربون النانوية carbon nanotubes قد تكون هي المادة المنتظرة.

انابيب الكربون النانوية عبارة عن بناء كربوني اسطواني الشكل لا يوجد في الطبيعة ويصنع تصنيعا. تعد هذه المواد من اقوى المواد المكتشفة حتى الان وتتطابق مواصفاتها مع متطلبات المواد اللازمة لبناء مصعد الفضاء كما انها موصلة للكهرباء وبالتالي لا يحتاج إلى تمديد شبكات كهرباء اضافية .

لكن حتى مع القوة الهائلة التي تمتلكها هذه المواد فان قوته لا تتحمل اكثر من ارتفاع 5000 إلى 7000 كيلومتر وهذا اقل بكثير من الارتفاع المطلوب وهو 100,000 كيلومتر الذي يتطلبه بناء مصعد الفضاء. قد يكون التقدم التكنلوجي القادم يوفر لنا مرحلة اضافية للحصول على المواد المطلوبة او التعديل على خواص المواد المتوفرة لنا الان.

 

Kohlenstoffnanoroehre_AnimationCarbon Nanotubes انابيب الكربون النانوية

 

ثقل وزن المصعد نفسه

من الضروريات الاساسية لبناء المصعد ان يكون مثبتا ايضا من الاعلى بمعنى ان يكون متصلا مع شيء ثقيل جدا تماما مثلما هو مثبت بالكرة الارضية من الاسفل. ثقل وزن المصعد امر ضروري اخذه في الحسبان بحيث ان كتلة المصعد فوق المدار الجغرافي الثابت تعادل كتلة المصعد اسفله حتى تتعادل قوة الطرد المركزية إلى الاعلى مع الجاذبية إلى الاسفل.

اذا قمنا ببناء مصعد فضاء باقل ارتفاع وليكن 36,000 كيلومتر فان ثقل الوزن اللازم سيكون كبير جدا لدرجة انه يعادل ثلث حجم القمر. من الحلول المقترحة لهذا الامر هو تحريك كويكب صغير واحضاره حول الارض ليمكن ربط المصعد فيه. (هناك تجارب تجرى في الوقت الراهن من قبل وكالة الفضاء ناسا لتحريك نيزك ضخم).

هل يمكن بناء مصعد يصلنا إلى الفضاء؟

اما اذا كان مصعد الفضاء بارتفاع اعلى من 50,000 كيلومتر فان طرفه سوف يتحرك بسرعة كبيرة جدا حول الارض قد تصل إلى سرعة الهروب escape velocity وهي السرعة اللازمة للافلات من الجاذبية الارضية. عند هذه النقطة يمكنك ان تقفز من المصعد وتصل إلى القمر على ان تجري حسابات دقيقة لا تحتمل اي خطأ حتى لا تسبح بعيدا في الفضاء. واذا كان المصعد يبلغ من الارتفاع 100,000 كيلومتر فانك تمتلك سرعة كافية لتخطط لرحلة إلى كوكب المشتري.

 

اذا كان بناء المصعد بهذه الدرجة العالية من الصعوبة فلماذا يفكر العلماء في بناء مصعد فضاء؟

كل هذه الصعوبات والمشاكل لا تقدر بشيء مقابل المزايا والفوائد التي يتوقع الوصول لها على المستوى الاقتصادي والفيزيائي والعلمي. قد يبدو الامر مستحيلا الا ان بناء مصعد فضاء امرا ضروريا. ان الكثير من الدول تمكنت من ارسال اشياء إلى الفضاء وهناك اناس يعيشون في محطة الفضاء الدولية International Space Station والموجودة على ارتفاع قريب من الارض ويبلغ 450 كيلومتر الا ان تكلفة التواصل مع الفضاء عالية جدا حيث يقدر تكلفة ارسال نصف كيلو جرام إلى المحطة الفضائية مبلغ 10,000 دولار امريكي. تخيل التكاليف الاجمالية لارسال بعثة إلى الفضاء. اما بعد بناء مصعد الفضاء تقل التكلفة إلى اقل من 99٪ اي يصبح تكلفة ارسال نصف كيلو جرام بحوالي 90 دولار فقط.

 

هل يمكن بناء مصعد يصلنا إلى الفضاء؟

ان بناء مصعد الفضاء هو اكبر مشروع طموح للانسانية وان كان يبدو الامر مستحيلا في الوقت الراهن الا ان الانسان يبحث دائما عن الصعوبات ليجد لها الحلول. وربما بناء مصعد الفضاء يتطلب تقنيات وقوى بشرية نحلم بالوصول لها لكن دائما تذكر ان قبل 150 عاما كان الطيران مجرد حلم يراود المخترعين!

تعليقات

تعليقات

عن الدكتور حازم فلاح سكيك

د. حازم فلاح سكيك استاذ الفيزياء المشارك في قسم الفيزياء في جامعة الازهر - غزة | مؤسس شبكة الفيزياء التعليمية | واكاديمية الفيزياء للتعليم الالكتروني | ومنتدى الفيزياء التعليمي | ومركز الترجمة العلمي | وقناة الفيزياء التعليمي على اليوتيوب | ورئيس تحرير مجلة الفيزياء العصرية | Email [email protected]

تفضل بزيارة صفحتي
تصفح كل مقالاتي

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *